JP6972686B2 - Semiconductor device - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device.

電動パワーステアリング装置は、アシスト力の発生源であるモータを有している。モータは、たとえば駆動回路によって駆動される。駆動回路は、基板上に配置された、3相交流電力を生成するスイッチング素子群により構成されている。 The electric power steering device has a motor that is a source of assist force. The motor is driven by, for example, a drive circuit. The drive circuit is composed of a group of switching elements arranged on a substrate to generate three-phase AC power.

特開2010−195219号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-195219

ところで、特許文献1に示される駆動回路では、各相(U相,V相,W相)の駆動回路の構成要素である電界効果トランジスタ(FET)が基板上に配置されている。基板上にFETを配置する場合、通常、基板の片面において、各相の駆動回路が隣り合うように配置される(比較例としての図6参照)。この場合、たとえばバッテリから供給された電力が、U相の駆動回路を通ってモータへと伝達されたのち、W相の駆動回路を通ってグランドに伝達される。このような経路では、電流が流れる経路の長さ(配線ループ)が最も大きくなり、この配線ループに対する鎖交磁束も大きくなってしまう。そして、駆動回路の鎖交磁束が大きくなると、スイッチングにおけるサージ電圧が大きくなってしまう。また、トルクリップルも大きくなってしまう。このため、駆動回路の鎖交磁束を小さくする方法が求められていた。 By the way, in the drive circuit shown in Patent Document 1, a field effect transistor (FET) which is a component of the drive circuit of each phase (U phase, V phase, W phase) is arranged on a substrate. When the FET is arranged on the substrate, the drive circuits of each phase are usually arranged adjacent to each other on one side of the substrate (see FIG. 6 as a comparative example). In this case, for example, the electric power supplied from the battery is transmitted to the motor through the U-phase drive circuit and then to the ground through the W-phase drive circuit. In such a path, the length of the path through which the current flows (wiring loop) becomes the largest, and the interlinkage magnetic flux with respect to this wiring loop also becomes large. Then, when the interlinkage magnetic flux of the drive circuit becomes large, the surge voltage in switching becomes large. In addition, the torque ripple also increases. Therefore, there has been a demand for a method of reducing the interlinkage magnetic flux of the drive circuit.

なお、配線ループが最も大きくなるときに限らず、たとえばバッテリから供給された電力が、U相の駆動回路を通ってモータへと伝達されたのち、V相の駆動回路を通ってグランドに伝達されるような場合についても、鎖交磁束を小さくすることには意義がある。この場合でも、スイッチングにおけるサージ電圧を小さくできるためである。 Not only when the wiring loop becomes the largest, for example, the electric power supplied from the battery is transmitted to the motor through the U-phase drive circuit and then to the ground through the V-phase drive circuit. Even in such cases, it is significant to reduce the interlinkage magnetic flux. This is because even in this case, the surge voltage in switching can be reduced.

本発明は、鎖交磁束をより小さくできる半導体装置を提供することにある。 The present invention is to provide a semiconductor device capable of reducing the interlinkage magnetic flux.

上記目的を達成しうる半導体装置は、基板と、前記基板に配置され、電源に接続される上側スイッチング素子および接地される下側スイッチング素子が直列に接続された複数のハーフブリッジと、を有し、前記複数のハーフブリッジは並列に配置される半導体装置において、前記基板の第1面には少なくとも1つの前記上側スイッチング素子が配置され、前記基板における前記第1面と反対側の第2面には前記下側スイッチング素子が配置され、前記基板には、同一の前記ハーフブリッジに属する前記上側スイッチング素子と前記下側スイッチング素子とを電気的に接続する経路が設けられており、前記経路は前記基板を貫通する部分を有している。 A semiconductor device capable of achieving the above object includes a substrate and a plurality of half bridges arranged on the substrate and connected in series with an upper switching element connected to a power source and a lower switching element grounded. In a semiconductor device in which the plurality of half bridges are arranged in parallel, at least one upper switching element is arranged on the first surface of the substrate, and the plurality of half bridges are arranged on the second surface of the substrate opposite to the first surface. The lower switching element is arranged, and the substrate is provided with a path for electrically connecting the upper switching element and the lower switching element belonging to the same half bridge, and the path is the path. It has a portion that penetrates the substrate.

まず比較例として、基板の同一面に各相の上側スイッチング素子および下側スイッチング素子を配置しようとすると、あるハーフブリッジの上側スイッチング素子と他のハーフブリッジの上側スイッチング素子との間に、あるハーフブリッジの下側スイッチング素子が配置されてしまう。このため、半導体装置における複数のハーフブリッジの並ぶ方向の長さが長くなってしまう。 First, as a comparative example, when trying to arrange the upper switching element and the lower switching element of each phase on the same surface of the substrate, there is a half between the upper switching element of one half bridge and the upper switching element of another half bridge. The lower switching element of the bridge will be placed. Therefore, the length of the plurality of half bridges in the semiconductor device in the line-up direction becomes long.

この点、基板を貫通して基板の両面を電気的に接続する経路が設けられることにより、基板の両面に同一のハーフブリッジに属する上側スイッチング素子および下側スイッチング素子を分けて配置することができる。あるハーフブリッジの上側スイッチング素子と他のハーフブリッジの上側スイッチング素子との間に、あるハーフブリッジの下側スイッチング素子を配置しなくてもよくなる。このため、半導体装置における複数のハーフブリッジの並ぶ方向の長さを短くできる。これにより、半導体装置の配線ループ(配線が設けられる面と直交する方向から見たときの面積)を小さくできるので、鎖交磁束をより小さくすることが可能である。 In this regard, by providing a path that electrically connects both sides of the substrate through the substrate, the upper switching element and the lower switching element belonging to the same half bridge can be separately arranged on both sides of the substrate. .. It is not necessary to arrange the lower switching element of a certain half bridge between the upper switching element of one half bridge and the upper switching element of another half bridge. Therefore, the length of the plurality of half bridges in the semiconductor device in the line-up direction can be shortened. As a result, the wiring loop (area when viewed from the direction orthogonal to the surface on which the wiring is provided) of the semiconductor device can be reduced, so that the interlinkage magnetic flux can be further reduced.

上記の半導体装置において、同一の前記ハーフブリッジに属する前記上側スイッチング素子と前記下側スイッチング素子とは、前記複数相のハーフブリッジが並ぶ方向と直交する方向において並んで配置されていることが好ましい。 In the above semiconductor device, it is preferable that the upper switching element and the lower switching element belonging to the same half bridge are arranged side by side in a direction orthogonal to the direction in which the plurality of phase half bridges are arranged.

この構成によれば、基板を貫通して基板の両面を電気的に接続する経路が設けられることにより、基板の両面に同一のハーフブリッジに属する上側スイッチング素子および下側スイッチング素子を分けて配置できる。これにより、同一のハーフブリッジに属する上側スイッチング素子および下側スイッチング素子を複数のハーフブリッジが並ぶ方向において同じ位置に設けたとしても、互いが干渉しない。同一のハーフブリッジに属する上側スイッチング素子および下側スイッチング素子が、複数のハーフブリッジが並ぶ方向と直交する方向において並んで配置されることにより、あるハーフブリッジに属する上側スイッチング素子および下側スイッチング素子に隣接して、他のハーフブリッジの上側スイッチング素子および下側スイッチング素子を配置することも可能になる。このため、半導体装置における複数のハーフブリッジの並ぶ方向の長さをより短くできるので、鎖交磁束をより小さくできる。 According to this configuration, the upper switching element and the lower switching element belonging to the same half bridge can be separately arranged on both sides of the board by providing a path for electrically connecting both sides of the board through the board. .. As a result, even if the upper switching element and the lower switching element belonging to the same half bridge are provided at the same position in the direction in which the plurality of half bridges are lined up, they do not interfere with each other. By arranging the upper switching element and the lower switching element belonging to the same half bridge side by side in the direction orthogonal to the direction in which the plurality of half bridges are lined up, the upper switching element and the lower switching element belonging to a certain half bridge are arranged. It is also possible to arrange the upper switching element and the lower switching element of another half bridge adjacent to each other. Therefore, the length of the plurality of half bridges in the line-up direction in the semiconductor device can be made shorter, so that the interlinkage magnetic flux can be made smaller.

上記の半導体装置において、前記上側スイッチング素子および前記下側スイッチング素子は、そのソース電極およびドレイン電極の並ぶ方向が、前記ハーフブリッジにおける前記上側スイッチング素子と前記下側スイッチング素子との間の配線の延びる方向と一致していることが好ましい。 In the above semiconductor device, in the upper switching element and the lower switching element, the direction in which the source electrode and the drain electrode are arranged is such that the wiring between the upper switching element and the lower switching element in the half bridge extends. It is preferable that it matches the direction.

比較例として、上側スイッチング素子および下側スイッチング素子のソース電極およびドレイン電極の並ぶ方向が、上側スイッチング素子と下側スイッチング素子との間の配線が延びる方向と直交する場合には、半導体装置における複数相のハーフブリッジの並ぶ方向の長さが長くなってしまう。これは、上側スイッチング素子および下側スイッチング素子のソース電極およびドレイン電極の並ぶ方向から出た配線は、最終的に上側スイッチング素子と下側スイッチング素子との間の配線の方向に向かう必要があるため、余分な部分が生じてしまうためである。 As a comparative example, when the direction in which the source electrodes and drain electrodes of the upper switching element and the lower switching element are arranged is orthogonal to the direction in which the wiring between the upper switching element and the lower switching element extends, a plurality of semiconductor devices are used. The length of the phase half bridge in the line-up direction becomes long. This is because the wiring coming out from the direction in which the source electrode and the drain electrode of the upper switching element and the lower switching element are lined up must finally go in the direction of the wiring between the upper switching element and the lower switching element. This is because an extra part is generated.

これに対して、ソース電極およびドレイン電極の並ぶ方向が、上側スイッチング素子と下側スイッチング素子との間の配線の方向と一致していれば、余分な部分が生じない分、半導体装置における複数相のハーフブリッジの並ぶ方向の長さをより短くできる。このため、鎖交磁束をより小さくできる。 On the other hand, if the direction in which the source electrode and the drain electrode are lined up coincides with the direction of the wiring between the upper switching element and the lower switching element, there is no extra portion, and the plurality of phases in the semiconductor device are not generated. The length of the half bridges in the line-up direction can be shortened. Therefore, the interlinkage magnetic flux can be made smaller.

上記の半導体装置において、前記基板を、前記第1面と前記第2面との対向する方向から見たとき、同一の前記ハーフブリッジに属する前記上側スイッチング素子と前記下側スイッチング素子とは、前記複数のハーフブリッジが並ぶ方向と直交する方向において、互いに所定のずれ量だけずれた位置に配置されていることが好ましい。 In the above semiconductor device, when the substrate is viewed from the opposite direction of the first surface and the second surface, the upper switching element and the lower switching element belonging to the same half bridge are the same. It is preferable that the half bridges are arranged at positions offset by a predetermined amount from each other in a direction orthogonal to the direction in which the plurality of half bridges are lined up.

上記の半導体装置において、前記基板には、各相を流れる電流を検出するためのシャント抵抗が配置され、前記基板を、前記第1面と前記第2面との対向する方向から見たとき、前記シャント抵抗は、同一相の前記上側スイッチング素子および前記下側スイッチング素子の少なくとも一方に対して、前記複数のハーフブリッジが並ぶ方向と直交する方向において、所定のずれ量だけずれた位置に配置されていることが好ましい。 In the above semiconductor device, a shunt resistor for detecting a current flowing through each phase is arranged on the substrate, and when the substrate is viewed from the opposite direction of the first surface and the second surface, The shunt resistor is arranged at a position deviated by a predetermined amount of deviation from at least one of the upper switching element and the lower switching element of the same phase in a direction orthogonal to the direction in which the plurality of half bridges are lined up. Is preferable.

これらの構成によれば、上側スイッチング素子と下側スイッチング素子との間が所定のずれ量だけずれていることにより、上側スイッチング素子から放射された熱と、下側スイッチング素子から放射された熱とが重複することを抑制できる。また、上側スイッチング素子および下側スイッチング素子の少なくとも一方に対して、シャント抵抗が所定のずれ量だけずれていることにより、上側スイッチング素子および下側スイッチング素子の少なくとも一方から放射された熱と、シャント抵抗から放射された熱とが重複することを抑制できる。 According to these configurations, the heat radiated from the upper switching element and the heat radiated from the lower switching element are generated by the deviation between the upper switching element and the lower switching element by a predetermined amount of deviation. Can be suppressed from overlapping. Further, the heat radiated from at least one of the upper switching element and the lower switching element and the shunt due to the shunt resistance being displaced by a predetermined deviation amount with respect to at least one of the upper switching element and the lower switching element. It is possible to suppress the overlap with the heat radiated from the resistor.

上記の半導体装置において、前記ハーフブリッジを介して給電対象に電力を供給するものであって、電源から前記上側スイッチング素子を介して前記給電対象へと流れる電流の向きは、前記給電対象から前記下側スイッチング素子を介してグランドへ流れる電流の向きと、反対あるいは直交する方向からずれた向きであることが好ましい。 In the above semiconductor device, power is supplied to the power supply target via the half bridge, and the direction of the current flowing from the power supply to the power supply target via the upper switching element is from the power supply target to the lower side. It is preferable that the direction is deviated from the direction opposite to or orthogonal to the direction of the current flowing to the ground via the side switching element.

この構成によれば、電源から上側スイッチング素子を介して給電対象へと流れる電流の向きが、給電対象から下側スイッチング素子を介して給電対象へと流れる電流の向きと反対であることにより、両電流により発生する磁束が互いに打ち消しあう。また、電源から上側スイッチング素子を介して給電対象へと流れる電流の向きが、給電対象から下側スイッチング素子を介してグランドへと流れる電流の向きと直交する方向からずれた向きであることにより、両電流により発生する磁束を互いに打ち消しあう成分が発生する。両電流により発生する磁束が互いに打ち消しあう関係にあることにより、鎖交磁束を小さくすることができる。 According to this configuration, the direction of the current flowing from the power supply to the power supply target via the upper switching element is opposite to the direction of the current flowing from the power supply target to the power supply target via the lower switching element. The magnetic fluxes generated by the electric current cancel each other out. Further, the direction of the current flowing from the power supply to the power supply target via the upper switching element is deviated from the direction orthogonal to the direction of the current flowing from the power supply target to the ground via the lower switching element. A component is generated in which the magnetic fluxes generated by both currents cancel each other out. Since the magnetic fluxes generated by both currents cancel each other out, the interlinkage magnetic flux can be reduced.

上記の半導体装置において、各スイッチング素子には、前記複数のハーフブリッジが並ぶ方向と直交する方向において2つの面を有しており、前記2つの面には、それぞれソース電極に対応した端子およびドレイン電極に対応した端子が延びており、これらの前記端子は、前記基板を前記第1面と前記第2面とが対向する方向から見たとき、前記経路と重なる位置で前記経路と電気的に接続されることが好ましい。 In the above semiconductor device, each switching element has two surfaces in a direction orthogonal to the direction in which the plurality of half bridges are lined up, and the two surfaces have terminals and drains corresponding to source electrodes, respectively. Terminals corresponding to the electrodes are extended, and these terminals are electrically connected to the path at a position overlapping the path when the substrate is viewed from the direction in which the first surface and the second surface face each other. It is preferable to be connected.

この構成によれば、半導体装置の配線ループが小さくなるので、鎖交磁束を小さくできる。 According to this configuration, the wiring loop of the semiconductor device is reduced, so that the interlinkage magnetic flux can be reduced.

本発明の半導体装置によれば、鎖交磁束をより小さくできる。 According to the semiconductor device of the present invention, the interlinkage magnetic flux can be made smaller.

第1実施形態の駆動回路を用いた車両用駆動装置の概略構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the schematic structure of the drive device for a vehicle which used the drive circuit of 1st Embodiment. (a)は、第1実施形態の駆動回路を基板の上面から見たときの概略構成を示す構造図、(b)は、図2(a)において、W相駆動回路の概略断面を示す断面図。(A) is a structural diagram showing a schematic configuration when the drive circuit of the first embodiment is viewed from the upper surface of the substrate, and (b) is a cross section showing a schematic cross section of the W phase drive circuit in FIG. 2 (a). figure. (a)は、基板に配置された上側MOSと下側MOSとの位置関係について説明する図、(b)は、比較例として、基板に配置された下側MOSとシャント抵抗との位置関係について説明する図。(A) is a diagram for explaining the positional relationship between the upper MOS arranged on the substrate and the lower MOS, and (b) is a comparative example of the positional relationship between the lower MOS arranged on the substrate and the shunt resistance. Illustration to explain. (a)は、第1実施形態の駆動回路のスイッチング素子の概略構造を示す構造図、(b)は、他の実施形態の駆動回路のスイッチング素子の概略構成を示す構造図、(c)は、他の実施形態の駆動回路のスイッチング素子の概略構成を示す構造図。(A) is a structural diagram showing a schematic structure of a switching element of a drive circuit of the first embodiment, (b) is a structural diagram showing a schematic configuration of a switching element of a drive circuit of another embodiment, (c) is a structural diagram. , A structural diagram showing a schematic configuration of a switching element of a drive circuit of another embodiment. (a)は、第1実施形態の駆動回路において、ビア近傍の下側MOSの基板への取り付け構造を示す構造図、(b)は、他の実施形態の駆動回路において、ビア近傍の下側MOSの基板への取り付け構造を示す構造図。(A) is a structural diagram showing the mounting structure of the lower MOS in the vicinity of the via in the drive circuit of the first embodiment on the substrate, and (b) is the lower side in the vicinity of the via in the drive circuit of another embodiment. A structural diagram showing a structure for mounting a MOS on a substrate. 比較例の駆動回路について、駆動回路で発生する鎖交磁束の大きさを説明するための上面図。Top view for explaining the magnitude of the interlinkage magnetic flux generated in the drive circuit of the comparative example. (a)は、第1実施形態の駆動回路について、駆動回路で発生する鎖交磁束の大きさを説明する上面図、(b)は、図7(a)の7b−7b断面線に沿ったU相駆動回路およびW相駆動回路を部分的に示した模式断面図。(A) is a top view for explaining the magnitude of the interlinkage magnetic flux generated in the drive circuit of the drive circuit of the first embodiment, and (b) is along the 7b-7b cross-sectional line of FIG. 7 (a). Schematic cross-sectional view partially showing a U-phase drive circuit and a W-phase drive circuit. (a)は、第2実施形態の駆動回路を基板の上面から見たときの概略構成を示す構造図、(b)は、図8(a)において、W相駆動回路の概略断面を示す断面図。(A) is a structural diagram showing a schematic configuration when the drive circuit of the second embodiment is viewed from the upper surface of the substrate, and (b) is a cross section showing a schematic cross section of the W phase drive circuit in FIG. 8 (a). figure. (a)は、他の実施形態の駆動回路を基板の上面から見たときの概略構成を示す構造図、(b)は、図9(a)において、W相駆動回路の概略断面を示す断面図。(A) is a structural diagram showing a schematic configuration when the drive circuit of another embodiment is viewed from the upper surface of the substrate, and (b) is a cross section showing a schematic cross section of the W-phase drive circuit in FIG. 9 (a). figure.

<第1実施形態>
以下、半導体装置としての駆動回路を車両用の駆動装置に適用した第1実施形態について説明する。
<First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment in which a drive circuit as a semiconductor device is applied to a drive device for a vehicle will be described.

図1に示す駆動装置1は、車両の操舵系にアシスト力を付与するためのモータ2(給電対象)に電力を供給するためのものである。モータ2としては、3相(U相、V相、W相)のブラシレスモータが採用されている。駆動装置1は、モータ2に電力を供給する駆動回路3と、駆動回路3の動作を制御するマイコン4(マイクロコンピュータ)とを備えている。 The drive device 1 shown in FIG. 1 is for supplying electric power to a motor 2 (power supply target) for applying an assist force to the steering system of a vehicle. As the motor 2, a three-phase (U-phase, V-phase, W-phase) brushless motor is adopted. The drive device 1 includes a drive circuit 3 that supplies electric power to the motor 2, and a microcomputer 4 (microcomputer) that controls the operation of the drive circuit 3.

駆動回路3は、複数のスイッチング素子を有している。駆動回路3は、複数のスイッチング素子をオンまたはオフすることにより、車載されるバッテリ11からの直流電力を3相交流電力に変換する。なお、スイッチング素子としては、MOS−FET(電界効果トランジスタ:metal-oxide-semiconductor field-effect-transistor)が採用される。 The drive circuit 3 has a plurality of switching elements. The drive circuit 3 converts DC power from the battery 11 mounted on the vehicle into three-phase AC power by turning on or off a plurality of switching elements. As the switching element, a MOS-FET (field effect transistor: metal-oxide-semiconductor field-effect-transistor) is adopted.

駆動回路3は、バッテリ側に接続される第1〜第3上側MOS12Hu,12Hv,12Hwと、グランド側に接続される第1〜第3下側MOS12Lu,12Lv,12Lwとを有している。駆動回路3は、2つのスイッチング素子を1組とする第1〜第3スイッチングアーム13u,13v,13wが並列に接続されることにより形成されている。第1スイッチングアーム13uは、第1上側MOS12Huと第1下側MOS12Luとを直列に接続してなる。第2スイッチングアーム13vは、第2上側MOS12Hvと第2下側MOS12Lvとを直列に接続してなる。第3スイッチングアーム13wは、第3上側MOS12Hwと第3下側MOS12Lwとを直列に接続してなる。 The drive circuit 3 has first to third upper side MOS12Hu, 12Hv, 12Hw connected to the battery side, and first to third lower side MOS12Lu, 12Lv, 12Lw connected to the ground side. The drive circuit 3 is formed by connecting the first to third switching arms 13u, 13v, and 13w, which are a set of two switching elements, in parallel. The first switching arm 13u is formed by connecting the first upper side MOS12Hu and the first lower side MOS12Lu in series. The second switching arm 13v is formed by connecting the second upper side MOS12Hv and the second lower side MOS12Lv in series. The third switching arm 13w is formed by connecting the third upper side MOS12Hw and the third lower side MOS12Lw in series.

第1〜第3上側MOS12Hu,12Hv,12Hwのドレイン電極deは、ドレイン配線15u,15v,15wを介してバッテリ11にそれぞれ接続されている。第1〜第3下側MOS12Lu,12Lv,12Lwのソース電極seは、ソース配線16u,16v,16wを介してグランドにそれぞれ接続されている。また、第1〜第3上側MOS12Hu,12Hv,12Hwのソース電極seと、第1〜第3下側MOS12Lu,12Lv,12Lwのドレイン電極deは、中間配線17u,17v,17wを介して互いに接続されている。そして、中間配線17u,17v,17w(第1〜第3スイッチングアーム13u,13v,13wの中点)は、動力線18u,18v,18wを介してそれぞれ各相のモータコイル2u,2v,2wに接続されている。 The drain electrodes de of the first to third upper MOS12Hu, 12Hv, 12Hw are connected to the battery 11 via the drain wirings 15u, 15v, 15w, respectively. The source electrodes se of the first to third lower MOS12Lu, 12Lv, 12Lw are connected to the ground via the source wirings 16u, 16v, 16w, respectively. Further, the source electrodes se of the first to third upper MOS12Hu, 12Hv, 12Hw and the drain electrodes de of the first to third lower MOS12Lu, 12Lv, 12Lw are connected to each other via intermediate wirings 17u, 17v, 17w. ing. The intermediate wirings 17u, 17v, 17w (midpoints of the first to third switching arms 13u, 13v, 13w) are connected to the motor coils 2u, 2v, 2w of each phase via the power lines 18u, 18v, 18w, respectively. It is connected.

マイコン4は、ゲート配線19u,19v,19w,22u,22v,22wを介して第1〜第3上側MOS12Hu,12Hv,12Hw及び第1〜第3下側MOS12Lu,12Lv,12Lwのゲート電極geにそれぞれ接続されている。マイコン4はたとえば車載される各種のセンサにより検出される操舵トルクやモータ2の回転角などの状態量を取り込み、これらの状態量に基づいてモータ制御信号(電圧信号)を生成する。そして、マイコン4は、各ゲート電極geにモータ制御信号を印加することにより、第1〜第3上側MOS12Hu,12Hv,12Hw及び第1〜第3下側MOS12Lu,12Lv,12Lwのオンオフを制御する。モータ制御信号に応じて第1〜第3上側MOS12Hu,12Hv,12Hw及び第1〜第3下側MOS12Lu,12Lv,12Lwがオンオフすることにより、バッテリ11の直流電力が3相交流電力に変換される。当該変換される3相の交流電力は、動力線18u,18v,18wを介してモータ2へと供給される。 The microcomputer 4 is connected to the gate electrodes g of the first to third upper MOS12Hu, 12Hv, 12Hw and the first to third lower MOS12Lu, 12Lv, 12Lw via the gate wirings 19u, 19v, 19w, 22u, 22v, 22w, respectively. It is connected. The microcomputer 4 takes in state quantities such as steering torque and rotation angle of the motor 2 detected by various sensors mounted on the vehicle, and generates a motor control signal (voltage signal) based on these state quantities. Then, the microcomputer 4 controls the on / off of the first to third upper MOS12Hu, 12Hv, 12Hw and the first to third lower MOS12Lu, 12Lv, 12Lw by applying the motor control signal to each gate electrode g. The DC power of the battery 11 is converted into three-phase AC power by turning on and off the first to third upper MOS12Hu, 12Hv, 12Hw and the first to third lower MOS12Lu, 12Lv, 12Lw according to the motor control signal. .. The converted three-phase AC power is supplied to the motor 2 via the power lines 18u, 18v, 18w.

また、駆動回路3には、第1〜第3モータリレー14u,14v,14wが設けられている。第1〜第3モータリレー14u,14v,14wは、動力線18u,18v,18wの途中に設けられている。第1〜第3モータリレー14u,14v,14wとしては、たとえばMOS−FETが採用されている。なお、第1〜第3モータリレー14u,14v,14wは、通常オン状態に維持される。これら第1〜第3モータリレー14u,14v,14wは、たとえば駆動回路3において断線故障やショート故障などが生じた場合にオフ状態へと切り替えられる。駆動回路3とモータ2との間の給電経路(動力線18u,18v,18w)が遮断されることにより、駆動回路3からモータ2への給電が遮断される。第1〜第3モータリレー14u,14v,14wのゲート電極geは、それぞれゲート配線20u,20v,20wを介して、マイコン4に接続されている。マイコン4は、電圧信号を印加または停止することにより、第1〜第3モータリレー14u,14v,14wのオンオフを制御する。 Further, the drive circuit 3 is provided with first to third motor relays 14u, 14v, 14w. The first to third motor relays 14u, 14v, 14w are provided in the middle of the power lines 18u, 18v, 18w. For example, MOS-FETs are used as the first to third motor relays 14u, 14v, 14w. The first to third motor relays 14u, 14v, 14w are normally maintained in the ON state. These first to third motor relays 14u, 14v, 14w are switched to the off state when, for example, a disconnection failure or a short circuit failure occurs in the drive circuit 3. By cutting off the power supply path (power lines 18u, 18v, 18w) between the drive circuit 3 and the motor 2, the power supply from the drive circuit 3 to the motor 2 is cut off. The gate electrodes g of the first to third motor relays 14u, 14v, 14w are connected to the microcomputer 4 via gate wirings 20u, 20v, 20w, respectively. The microcomputer 4 controls the on / off of the first to third motor relays 14u, 14v, 14w by applying or stopping the voltage signal.

また、モータ2に実際に付与される電流を検出するために、各相の第1〜第3スイッチングアーム13u,13v,13wとグランドとの間に、それぞれ第1〜第3シャント抵抗21u,21v,21wが設けられている。マイコン4は、第1〜第3シャント抵抗21u,21v,21wに電流が流れる際の両端電圧を検出することで、モータ2の各相に流れる実電流値を検出する。 Further, in order to detect the current actually applied to the motor 2, the first to third shunt resistors 21u, 21v between the first to third switching arms 13u, 13v, 13w of each phase and the ground, respectively. , 21w are provided. The microcomputer 4 detects the actual current value flowing in each phase of the motor 2 by detecting the voltage across the first to third shunt resistors 21u, 21v, 21w when the current flows.

つぎに、駆動回路3の概略構成について図2(a),(b)を用いて説明する。なお、図2(a)では便宜上、基板Bの表面(第1面)に設けられる駆動回路3の構成要素である各配線を、基板Bの裏面(第2面)に設けられる駆動回路3の構成要素よりも大きく図示している。また、図2(a)において、基板Bをその表面側から見たとき、駆動回路3の各構成要素のうち表面にあるものを実線で、裏面にあるものを破線で表している。 Next, the schematic configuration of the drive circuit 3 will be described with reference to FIGS. 2 (a) and 2 (b). In FIG. 2A, for convenience, each wiring which is a component of the drive circuit 3 provided on the front surface (first surface) of the substrate B is provided on the back surface (second surface) of the substrate B. It is shown larger than the components. Further, in FIG. 2A, when the substrate B is viewed from the front surface side, the components on the front surface of the drive circuit 3 are represented by solid lines, and the components on the back surface are represented by broken lines.

図2(a)に示すように、駆動回路3の構成要素である、第1〜第3上側MOS12Hu,12Hv,12Hw、第1〜第3下側MOS12Lu,12Lv,12Lw、第1〜第3モータリレー14u,14v,14w、および第1〜第3シャント抵抗21u,21v,21wは、基板Bの両面に分けて配置されている。基板Bとしては、たとえばプリント基板が採用される。なお、駆動回路3におけるU相の部分をU相駆動回路3uとし、V相の部分をV相駆動回路3vとし、W相の部分をW相駆動回路3wとする。 As shown in FIG. 2A, first to third upper MOS12Hu, 12Hv, 12Hw, first to third lower MOS12Lu, 12Lv, 12Lw, first to third motors, which are components of the drive circuit 3, The relays 14u, 14v, 14w and the first to third shunt resistors 21u, 21v, 21w are separately arranged on both sides of the substrate B. As the substrate B, for example, a printed circuit board is adopted. The U-phase portion of the drive circuit 3 is referred to as a U-phase drive circuit 3u, the V-phase portion is referred to as a V-phase drive circuit 3v, and the W-phase portion is referred to as a W-phase drive circuit 3w.

U相駆動回路3u、V相駆動回路3v、およびW相駆動回路3wは、基板BのY方向(図2(a)の上下方向)に配置されている。U相駆動回路3u、およびV相駆動回路3v、ならびにV相駆動回路3vおよびW相駆動回路3wは、Y方向に互いに隣り合って配置されている。 The U-phase drive circuit 3u, the V-phase drive circuit 3v, and the W-phase drive circuit 3w are arranged in the Y direction (vertical direction in FIG. 2A) of the substrate B. The U-phase drive circuit 3u and the V-phase drive circuit 3v, and the V-phase drive circuit 3v and the W-phase drive circuit 3w are arranged adjacent to each other in the Y direction.

基板Bを表面側から見たとき、U相駆動回路3uの構成要素である、第1上側MOS12Hu、第1下側MOS12Lu、第1モータリレー14u、および第1シャント抵抗21uは、X方向(図2(a)の左右方向)に並んで配置されており、互いに電気的に接続されている。なお、詳しくは、第1上側MOS12Huおよび第1モータリレー14uは基板Bの表面においてX方向に並んで配置されており、第1下側MOS12Luおよび第1シャント抵抗21uは基板Bの裏面においてX方向に並んで配置されている。また、V相駆動回路3vおよびW相駆動回路3wも同様に、その各構成要素がX方向に並んで配置され、その各構成要素が互いに電気的に接続されている。 When the substrate B is viewed from the surface side, the first upper MOS12Hu, the first lower MOS12Lu, the first motor relay 14u, and the first shunt resistor 21u, which are the components of the U-phase drive circuit 3u, are in the X direction (FIG. 2 (a) are arranged side by side in the left-right direction) and are electrically connected to each other. Specifically, the first upper MOS12Hu and the first motor relay 14u are arranged side by side in the X direction on the surface of the substrate B, and the first lower MOS12Lu and the first shunt resistor 21u are arranged in the X direction on the back surface of the substrate B. They are arranged side by side. Similarly, the V-phase drive circuit 3v and the W-phase drive circuit 3w have their respective components arranged side by side in the X direction, and the respective components are electrically connected to each other.

つぎに、図2(a),(b)を用いて、駆動回路3(3u,3v,3w)について詳細に説明する。なお、第1〜第3上側MOS12Hu,12Hv,12Hw、第1〜第3下側MOS12Lu,12Lv,12Lw、および第1〜第3モータリレー14u,14v,14wにおいて、それぞれのドレイン電極deおよびソース電極seは基板B側の面に形成されている。なお、図面の簡略化のために、図2(a)においては、ドレイン電極de、ソース電極se、およびゲート電極geの図示を省略し、図2(b)においては、ゲート電極geの図示を省略している。 Next, the drive circuit 3 (3u, 3v, 3w) will be described in detail with reference to FIGS. 2 (a) and 2 (b). The drain electrodes de and source electrodes of the first to third upper MOS12Hu, 12Hv, 12Hw, the first to third lower MOS12Lu, 12Lv, 12Lw, and the first to third motor relays 14u, 14v, 14w, respectively. se is formed on the surface of the substrate B side. For the sake of simplification of the drawings, the drain electrode de, the source electrode se, and the gate electrode ge are not shown in FIG. 2A, and the gate electrode ge is shown in FIG. 2B. It is omitted.

まず、W相駆動回路3wについて詳しく説明する。
図2(a),(b)に示すように、基板Bの表面には、左方から順に配線Wmw,Wpw1,Wpw2が配置されている。配線Wmwは、モータ2のW相に対応するモータ端子Tmへと繋がっている。なお、配線Wmwは、動力線18wの一部を構成する。また、配線Wpw2は、バッテリ11に接続される直流電力の流れる経路である電源端子Tpへと繋がっている。なお、配線Wpw2は、ドレイン配線15wの一部を構成している。配線Wpw2と配線Wpw1との間には、第3上側MOS12Hwが配置されている。第3上側MOS12Hwのドレイン電極deが配線Wpw2に接続され、第3上側MOS12Hwのソース電極seが配線Wpw1に接続されている。また、配線Wpw1と配線Wmwとの間には、第3モータリレー14wが配置されている。第3モータリレー14wのドレイン電極deが配線Wpw1に接続され、第3モータリレー14wのソース電極seが配線Wmwに接続されている。なお、配線Wpw1は、中間配線17wおよび動力線18wの一部を構成している。
First, the W phase drive circuit 3w will be described in detail.
As shown in FIGS. 2A and 2B, wirings Wmw, Wpw1 and Wpw2 are arranged in order from the left on the surface of the substrate B. The wiring Wmw is connected to the motor terminal Tm corresponding to the W phase of the motor 2. The wiring Wmw constitutes a part of the power line 18w. Further, the wiring Wpw2 is connected to the power supply terminal Tp, which is a path through which the DC power flows, which is connected to the battery 11. The wiring Wpw2 constitutes a part of the drain wiring 15w. A third upper side MOS12Hw is arranged between the wiring Wpw2 and the wiring Wpw1. The drain electrode de of the third upper side MOS12Hw is connected to the wiring Wpw2, and the source electrode se of the third upper side MOS12Hw is connected to the wiring Wpw1. Further, a third motor relay 14w is arranged between the wiring Wpw1 and the wiring Wmw. The drain electrode de of the third motor relay 14w is connected to the wiring Wpw1, and the source electrode se of the third motor relay 14w is connected to the wiring Wmw. The wiring Wpw1 constitutes a part of the intermediate wiring 17w and the power line 18w.

基板Bの裏面には、左方から順に配線Wgw1,Wgw2,Wgw3が配置されている。配線Wgw3は、グランド端子Tgへと繋がっている。なお、配線Wgw3は、ソース配線16wの一部を構成している。配線Wgw3と配線Wgw2との間には、第3シャント抵抗21wが配置されている。また、配線Wgw2と配線Wgw1との間には、第3下側MOS12Lwが配置されている。第3下側MOS12Lwのドレイン電極deが配線Wgw2に接続され、第3下側MOS12Lwのソース電極seが配線Wgw1に接続されている。なお、配線Wgw2は、ソース配線16wの一部を構成している。 Wiring Wgw1, Wgw2, Wgw3 are arranged in order from the left on the back surface of the substrate B. The wiring Wgw3 is connected to the ground terminal Tg. The wiring Wgw3 constitutes a part of the source wiring 16w. A third shunt resistor 21w is arranged between the wiring Wgw3 and the wiring Wgw2. Further, a third lower side MOS12Lw is arranged between the wiring Wgw2 and the wiring Wgw1. The drain electrode de of the third lower side MOS12Lw is connected to the wiring Wgw2, and the source electrode se of the third lower side MOS12Lw is connected to the wiring Wgw1. The wiring Wgw2 constitutes a part of the source wiring 16w.

また、駆動回路3を基板Bの表面に直交するZ方向(図2(a)の紙面方向)から見たとき、第3下側MOS12Lwは、配線Wpw1と重なる(基板Bを介して対向する)ように配置されている。また、駆動回路3をZ方向から見たとき、第3上側MOS12Hwは、配線Wgw2と重なるように配置されている。また、駆動回路3をZ方向から見たとき、第3シャント抵抗21wは、配線Wpw2と重なるように配置されている。また、第3上側MOS12Hw、第3下側MOS12Lw、および第3モータリレー14wは、そのソース電極seおよびドレイン電極deの向きがX方向において互いに一致している。 Further, when the drive circuit 3 is viewed from the Z direction (the direction of the paper surface in FIG. 2A) orthogonal to the surface of the substrate B, the third lower side MOS12Lw overlaps with the wiring Wpw1 (opposes via the substrate B). It is arranged like this. Further, when the drive circuit 3 is viewed from the Z direction, the third upper side MOS12Hw is arranged so as to overlap with the wiring Wgw2. Further, when the drive circuit 3 is viewed from the Z direction, the third shunt resistor 21w is arranged so as to overlap the wiring Wpw2. Further, the directions of the source electrode se and the drain electrode de of the third upper side MOS12Hw, the third lower side MOS12Lw, and the third motor relay 14w coincide with each other in the X direction.

基板Bには、配線Wpw1と配線Wgw1とを電気的に接続するビアVwが設けられている。これにより、第3上側MOS12Hwのソース電極seおよび第3モータリレー14wのドレイン電極deと、第3下側MOS12Lwのソース電極seとの間は、ビアVwによって電気的に接続されている。ビアVwとしては、たとえばスルーホール式のビアが採用される。ビアVwは、基板BをZ方向に貫通する円形の孔であり、当該孔の内壁面に銅でめっき処理が施されることにより、配線Wpw1と配線Wgw1との間が電気的に接続される。また、ビアVwは、配線Wpw1と配線Wgw1との間の導電性を高めるために、複数設けられている。 The substrate B is provided with a via Vw that electrically connects the wiring Wpw1 and the wiring Wgw1. As a result, the source electrode se of the third upper MOS12Hw and the drain electrode de of the third motor relay 14w and the source electrode se of the third lower MOS12Lw are electrically connected by the via Vw. As the via Vw, for example, a through-hole type via is adopted. The via Vw is a circular hole penetrating the substrate B in the Z direction, and the inner wall surface of the hole is plated with copper to electrically connect the wiring Wpw1 and the wiring Wgw1. .. Further, a plurality of vias Vw are provided in order to increase the conductivity between the wiring Wpw1 and the wiring Wgw1.

つぎに、U相駆動回路3uについて説明する。ただし、W相と同様の構成については、その詳細な説明を割愛する。
基板Bの表面には、左方から順に配線Wmu,Wpu1,Wpu2が配置されている。配線Wmuは、モータ端子Tm(U相)へと繋がっている。また、配線Wpu2は、電源端子Tpへと繋がっている。配線Wpu2と配線Wpu1との間には、第1上側MOS12Huが配置されている。また、配線Wpu1と配線Wmuとの間には、第1モータリレー14uが配置されている。基板Bの裏面には、左方から順に配線Wgu1,Wgu2,Wgu3が配置されている。配線Wgu3は、グランド端子Tgへと繋がっている。また、配線Wgu3と配線Wgu2との間には、第1シャント抵抗21uが配置されている。
Next, the U-phase drive circuit 3u will be described. However, the detailed description of the configuration similar to that of the W phase will be omitted.
Wiring Wmu, Wpu1 and Wpu2 are arranged in order from the left on the surface of the substrate B. The wiring Wmu is connected to the motor terminal Tm (U phase). Further, the wiring Wpu2 is connected to the power supply terminal Tp. A first upper side MOS12Hu is arranged between the wiring Wpu2 and the wiring Wpu1. Further, a first motor relay 14u is arranged between the wiring Wpu1 and the wiring Wmu. Wiring Wgu1, Wgu2, and Wgu3 are arranged in order from the left on the back surface of the substrate B. The wiring Wgu3 is connected to the ground terminal Tg. Further, a first shunt resistor 21u is arranged between the wiring Wgu3 and the wiring Wgu2.

また、基板Bには、配線Wpu1と配線Wgu1とを電気的に接続するビアVuが設けられている。すなわち、第1上側MOS12Huのソース電極seおよび第1モータリレー14uのドレイン電極deと、第1下側MOS12Luのソース電極seとの間は、ビアVuによって電気的に接続されている。 Further, the substrate B is provided with a via Vu that electrically connects the wiring Wpu1 and the wiring Wgu1. That is, the source electrode se of the first upper MOS12Hu and the drain electrode de of the first motor relay 14u and the source electrode se of the first lower MOS12Lu are electrically connected by a via Vu.

つぎに、V相駆動回路3vについて説明する。
基板Bの表面には、左方から順に配線Wmv,Wpv1,Wpv2が配置されている。配線Wmvは、モータ端子Tm(V相)へと繋がっている。また、配線Wpv2は、電源端子Tpへと繋がっている。配線Wpv2と配線Wpv1との間には、第2上側MOS12Hvが配置されている。また、配線Wpv1と配線Wmvとの間には、第2モータリレー14vが配置されている。基板Bの裏面には、左方から順に配線Wgv1,Wgv2,Wgv3が配置されている。配線Wgv3は、グランド端子Tgへと繋がっている。また、配線Wgv3と配線Wgv2との間には、第2シャント抵抗21vが配置されている。
Next, the V-phase drive circuit 3v will be described.
Wiring Wmv, Wpv1, Wpv2 are arranged in order from the left on the surface of the substrate B. The wiring Wmv is connected to the motor terminal Tm (V phase). Further, the wiring Wpv2 is connected to the power supply terminal Tp. A second upper side MOS12Hv is arranged between the wiring Wpv2 and the wiring Wpv1. Further, a second motor relay 14v is arranged between the wiring Wpv1 and the wiring Wmv. Wiring Wgv1, Wgv2, Wgv3 are arranged in order from the left on the back surface of the substrate B. The wiring Wgv3 is connected to the ground terminal Tg. Further, a second shunt resistor 21v is arranged between the wiring Wgv3 and the wiring Wgv2.

また、基板Bには、配線Wpv1と配線Wgv1とを電気的に接続するビアVvが設けられている。すなわち、第2上側MOS12Hvのソース電極seおよび第2モータリレー14vのドレイン電極deと、第2下側MOS12Lvのソース電極seとの間は、ビアVvによって電気的に接続されている。 Further, the substrate B is provided with a via Vv that electrically connects the wiring Wpv1 and the wiring Wgv1. That is, the source electrode se of the second upper MOS12Hv and the drain electrode de of the second motor relay 14v and the source electrode se of the second lower MOS12Lv are electrically connected by a via Vv.

また、図3(a)に示すように、第3上側MOS12Hwと第3下側MOS12Lwとは、Y方向から見たとき、X方向において互いにずれた位置に配置されている。第3上側MOS12Hwと第3下側MOS12Lwとのずれ幅は、基板Bの厚さ以上(所定のずれ量)に設定されている。これは、図3(a)に破線で示されるように、第3上側MOS12Hwおよび第3下側MOS12Lwから基板Bに伝わる熱は、基板の表面および裏面に対して、およそ45度で拡散すると考えられるためである。第3上側MOS12Hwで発生した熱は基板Bの表面から裏面に伝わる際に基板Bの厚さ分拡がるものの、第3上側MOS12Hwと第3下側MOS12Lwとが基板厚さ以上ずれた位置に設けられることにより、第3上側MOS12Hwで発生した熱が第3下側MOS12Lwに伝達されないと考えられる。また、第3下側MOS12Lwで発生した熱も、基板Bの裏面から表面に伝わる際に基板Bの厚さ分拡がるものの、第3上側MOS12Hwには伝達されないと考えられる。また、基板Bにおいて、第3上側MOS12Hwから拡散した熱と、第3下側MOS12Lwから拡散した熱とが、重複する(ともに伝達される)場所も生じないと考えられる。このため、第3上側MOS12Hwと第3下側MOS12Lwとのずれ幅を基板の厚さ以上に設定することにより、第3上側MOS12Hwから拡散した熱と第3下側MOS12Lwから拡散した熱が重複する部分を抑制できる。 Further, as shown in FIG. 3A, the third upper side MOS12Hw and the third lower side MOS12Lw are arranged at positions deviated from each other in the X direction when viewed from the Y direction. The deviation width between the third upper side MOS12Hw and the third lower side MOS12Lw is set to be equal to or larger than the thickness of the substrate B (predetermined amount of deviation). As shown by the broken line in FIG. 3A, it is considered that the heat transferred from the third upper MOS12Hw and the third lower MOS12Lw to the substrate B diffuses at about 45 degrees with respect to the front surface and the back surface of the substrate. This is because it is done. Although the heat generated by the third upper MOS12Hw spreads by the thickness of the substrate B when it is transferred from the front surface to the back surface of the substrate B, the third upper MOS12Hw and the third lower MOS12Lw are provided at positions deviated by the substrate thickness or more. Therefore, it is considered that the heat generated in the third upper side MOS12Hw is not transferred to the third lower side MOS12Lw. Further, it is considered that the heat generated in the third lower side MOS12Lw also spreads by the thickness of the substrate B when it is transmitted from the back surface to the front surface of the substrate B, but is not transferred to the third upper side MOS12Hw. Further, in the substrate B, it is considered that there is no place where the heat diffused from the third upper side MOS12Hw and the heat diffused from the third lower side MOS12Lw overlap (transmit together). Therefore, by setting the deviation width between the third upper MOS12Hw and the third lower MOS12Lw to be equal to or larger than the thickness of the substrate, the heat diffused from the third upper MOS12Hw and the heat diffused from the third lower MOS12Lw overlap. The part can be suppressed.

なお、図2(b)に示すように、第3シャント抵抗21wについても、Y方向から見たとき、第3上側MOS12Hwに対してX方向へずれた位置に配置されている。第3シャント抵抗21wと第3上側MOS12Hwとのずれ幅は、基板の厚さ以上に設定されている。 As shown in FIG. 2B, the third shunt resistor 21w is also arranged at a position shifted in the X direction with respect to the third upper MOS12Hw when viewed from the Y direction. The deviation width between the third shunt resistor 21w and the third upper side MOS12Hw is set to be equal to or larger than the thickness of the substrate.

つぎに、第3下側MOS12Lwについて詳しく説明する。
図4(a)には、第3下側MOS12Lwの裏面(基板B側の面)が示されている。第3下側MOS12Lwは、半導体素子(MOS−FET)などを含む本体部30と、本体部30から延びる複数の端子31,32とを有している。本体部30は、半導体素子を絶縁性の樹脂により覆うことにより、パッケージ化されている。一例としては、端子31はドレイン電極deに対応し、端子32はソース電極seに対応している。なお、複数の端子31のうちの一部がゲート電極geで、複数の端子31のうちの残りがドレイン電極deであってもよいし、複数の端子32のうちの一部がゲート電極geで、複数の端子32のうちの残りがソース電極seであってもよい。また本体部30の基板B側の面あるいは基板Bと反対側の面に設けてもよい。なお、第3下側MOS12Lwに限らず、第3上側MOS12Hwなどの他のスイッチング素子についても同様の構造を有している。
Next, the third lower side MOS12Lw will be described in detail.
FIG. 4A shows the back surface (the surface on the substrate B side) of the third lower side MOS12Lw. The third lower side MOS 12Lw has a main body portion 30 including a semiconductor element (MOS-FET) and the like, and a plurality of terminals 31 and 32 extending from the main body portion 30. The main body 30 is packaged by covering the semiconductor element with an insulating resin. As an example, the terminal 31 corresponds to the drain electrode de, and the terminal 32 corresponds to the source electrode se. A part of the plurality of terminals 31 may be a gate electrode ge, the rest of the plurality of terminals 31 may be a drain electrode de, and a part of the plurality of terminals 32 may be a gate electrode ge. , The rest of the plurality of terminals 32 may be the source electrode se. Further, it may be provided on the surface of the main body 30 on the substrate B side or the surface opposite to the substrate B. Not only the third lower side MOS12Lw but also other switching elements such as the third upper side MOS12Hw have the same structure.

図5(a)に示すように、第3下側MOS12Lwは、その端子32(ソース電極se)が配線Wgw1およびビアVwに接触するように、基板Bに取り付けられている。第3下側MOS12Lwは、基板BをZ方向から見たとき、各端子32の少なくとも一部分がビアVwに重なるように、基板Bに配置されている。また、第3下側MOS12Lwに限らず、ビアVu,Vv,Vwの近傍に設けられる他のスイッチング素子についても同様に、基板BをZ方向から見たとき、各スイッチング素子の端子がビアVu,Vv,Vwに重なるように設けられている。 As shown in FIG. 5A, the third lower side MOS12Lw is attached to the substrate B so that the terminal 32 (source electrode se) is in contact with the wiring Wgw1 and the via Vw. The third lower side MOS12Lw is arranged on the substrate B so that at least a part of each terminal 32 overlaps with the via Vw when the substrate B is viewed from the Z direction. Further, not only the third lower side MOS12Lw but also other switching elements provided in the vicinity of the via Vu, Vv, Vw, similarly, when the substrate B is viewed from the Z direction, the terminals of the respective switching elements are the via Vu, It is provided so as to overlap Vv and Vw.

本実施形態の作用および効果を説明する。
(1)まず、比較例として図6に示すように、U相、V相、およびW相の駆動回路を基板Bの同一平面上に、互いに隣り合うように配置した場合について検討する。ここでは、最も配線ループが大きくなると考えられる場合、すなわちバッテリ11から電源端子Tpを介して供給された電力が、U相上側MOSおよびU相モータリレーを通ってモータ2へと伝達されたのち、W相モータリレー、W相下側MOS、およびW相シャント抵抗を通ってグランド端子からグランドに伝達される場合の鎖交磁束について説明する。
The operation and effect of this embodiment will be described.
(1) First, as a comparative example, as shown in FIG. 6, a case where U-phase, V-phase, and W-phase drive circuits are arranged on the same plane of the substrate B so as to be adjacent to each other will be examined. Here, when the wiring loop is considered to be the largest, that is, the electric power supplied from the battery 11 via the power supply terminal Tp is transmitted to the motor 2 through the U-phase upper MOS and the U-phase motor relay. The interlinkage magnetic flux when transmitted from the ground terminal to the ground through the W-phase motor relay, the W-phase lower MOS, and the W-phase shunt resistance will be described.

この場合、U相上側MOSおよびU相モータリレーを介してU相電源端子からU相モータ端子へと流れる電流I1は、W相モータリレー、W相下側MOS、およびW相シャント抵抗を介してW相モータ端子からW相グランド端子へと流れる電流I2と反対向きとなる。電流I1が流れる経路と、電流I2が流れる経路とは、距離L2だけ離れているものとする。なお、距離L2は比較的長い距離である。なぜなら、基板Bの同一平面上で、図1の中間配線17u,17v,17wと動力線18u,18v,18wとの接続点を作る必要がある分、たとえばU相上側MOSとY方向においてずれた位置にU相下側MOSを配置することになる。このため、本実施形態ではU相駆動回路のY方向における長さはMOS−FET1つ分程度になると考えられるところ、比較例ではMOS−FET2つ分程度になると考えられるため、U相駆動回路がY方向に大きくなってしまう。また、V相駆動回路およびW相駆動回路についても同様にY方向に大きくなると考えられるので、距離L2は長くなる。 In this case, the current I1 flowing from the U-phase power supply terminal to the U-phase motor terminal via the U-phase upper MOS and the U-phase motor relay is passed through the W-phase motor relay, the W-phase lower MOS, and the W-phase shunt resistor. The direction is opposite to the current I2 flowing from the W-phase motor terminal to the W-phase ground terminal. It is assumed that the path through which the current I1 flows and the path through which the current I2 flows are separated by a distance L2. The distance L2 is a relatively long distance. This is because, on the same plane of the substrate B, it is necessary to make a connection point between the intermediate wirings 17u, 17v, 17w and the power lines 18u, 18v, 18w in FIG. The U-phase lower side MOS will be placed at the position. Therefore, in the present embodiment, the length of the U-phase drive circuit in the Y direction is considered to be about one MOS-FET, but in the comparative example, it is considered to be about two MOS-FETs. It gets bigger in the Y direction. Further, since it is considered that the V-phase drive circuit and the W-phase drive circuit also increase in the Y direction, the distance L2 becomes long.

ところで、電流I1,I2が流れることによって磁場M1,M2が発生する。磁場M1,M2は、電流I1,I2の向きに対応して、互いに反対向きとなるため、互いに打ち消しあう関係にある。しかし、磁場の大きさは距離の2乗に反比例する関係をもつため、磁場M1,M2の大きさが同じであっても、互いを完全に打ち消すことはできない。磁場M1,M2が十分に打ち消せない分、鎖交磁束は大きくなり、鎖交磁束と駆動回路3に流れた電流との比例係数であるインダクタンスも大きくなってしまう。なお、鎖交磁束の大きさは、配線ループ長やZ方向から見たときの駆動回路3の面積の大きさとも関係する。駆動回路3のZ方向から見たときの面積は、鎖交磁束が駆動回路3を鎖交する際の面積と見ることができるためである。配線ループが大きいほど、すなわち基板BをZ方向から見たときの配線ループの面積が大きいほど、鎖交磁束が大きくなる。鎖交磁束とは、駆動回路3に電力が供給されることにより発生する磁束のうち、各配線に鎖交する磁束のことである。鎖交磁束が大きいほど、スイッチングにおけるサージ電圧が大きくなる。また、鎖交磁束が大きい場合、リンギングが発生しやすくなる。また、鎖交磁束が大きい場合には、モータ2の回転に際してモータトルクが変動するトルクリップルが大きくなってしまう。 By the way, magnetic fields M1 and M2 are generated by the flow of currents I1 and I2. Since the magnetic fields M1 and M2 have opposite directions corresponding to the directions of the currents I1 and I2, they cancel each other out. However, since the magnitude of the magnetic field is inversely proportional to the square of the distance, even if the magnitudes of the magnetic fields M1 and M2 are the same, they cannot completely cancel each other out. Since the magnetic fields M1 and M2 cannot be sufficiently canceled, the interlinkage magnetic flux increases, and the inductance, which is a proportional coefficient between the interlinkage magnetic flux and the current flowing through the drive circuit 3, also increases. The magnitude of the interlinkage magnetic flux is also related to the wiring loop length and the magnitude of the area of the drive circuit 3 when viewed from the Z direction. This is because the area of the drive circuit 3 when viewed from the Z direction can be seen as the area when the interlinkage magnetic flux interlinks the drive circuit 3. The larger the wiring loop, that is, the larger the area of the wiring loop when the substrate B is viewed from the Z direction, the larger the interlinkage magnetic flux. The interlinkage magnetic flux is a magnetic flux interlinking with each wiring among the magnetic fluxes generated by supplying electric power to the drive circuit 3. The larger the interlinkage magnetic flux, the larger the surge voltage in switching. Further, when the interlinkage magnetic flux is large, ringing is likely to occur. Further, when the interlinkage magnetic flux is large, the torque ripple in which the motor torque fluctuates when the motor 2 is rotated becomes large.

これに対し、本実施形態では、U相駆動回路3u、V相駆動回路3v、およびW相駆動回路3wの各構成要素を基板Bの両面に分けて配置している。図6の場合と同様に、ここでは、最も配線ループが大きくなると考えられる場合の鎖交磁束について説明する。 On the other hand, in the present embodiment, the components of the U-phase drive circuit 3u, the V-phase drive circuit 3v, and the W-phase drive circuit 3w are separately arranged on both sides of the substrate B. Similar to the case of FIG. 6, here, the interlinkage magnetic flux when the wiring loop is considered to be the largest will be described.

図7(a),(b)に示すように、バッテリ11から電源端子Tpを介して供給された電力は、第1上側MOS12Huおよび第1モータリレー14uを介してモータ2へと伝達される。その後、モータ2へと供給された電力は、第3モータリレー14w、第3下側MOS12Lw、および第3シャント抵抗21wを介してグランドに至る。 As shown in FIGS. 7A and 7B, the electric power supplied from the battery 11 via the power supply terminal Tp is transmitted to the motor 2 via the first upper MOS12Hu and the first motor relay 14u. After that, the electric power supplied to the motor 2 reaches the ground via the third motor relay 14w, the third lower MOS12Lw, and the third shunt resistor 21w.

この場合、第1上側MOS12Huおよび第1モータリレー14uを介して電源端子Tpからモータ端子Tmへと流れる電流I3は、第3モータリレー14w、第3下側MOS12Lw、および第3シャント抵抗21wを介してモータ端子Tmからグランド端子Tgへと流れる電流I4と反対向きとなる。ここで、電流I3の経路と電流I4の経路とは、距離L1だけ離れている。距離L1は、距離L2よりも短い。なぜなら、図1の中間配線17u,17v,17wと動力線18u,18v,18wとの接続点を作る必要があるとしても、第1上側MOS12Huを基板Bの表面に配置した場合には、第1下側MOS12Luを基板Bの裏面に配置すれば、第1上側MOS12HuとY方向においてほとんど同じ位置に第1下側MOS12Luを配置できる。このため、本実施形態ではU相駆動回路3uのY方向における長さはMOS−FET1つ分程度になるので、U相駆動回路3uがY方向に大きくなることが抑制されている。また、V相駆動回路3vおよびW相駆動回路3wについても同様にY方向に大きくなることが抑制されている。このため、距離L1は距離L2よりも小さくなる。 In this case, the current I3 flowing from the power supply terminal Tp to the motor terminal Tm via the first upper MOS12Hu and the first motor relay 14u passes through the third motor relay 14w, the third lower MOS12Lw, and the third shunt resistor 21w. The current is opposite to the current I4 flowing from the motor terminal Tm to the ground terminal Tg. Here, the path of the current I3 and the path of the current I4 are separated by a distance L1. The distance L1 is shorter than the distance L2. This is because, even if it is necessary to make a connection point between the intermediate wirings 17u, 17v, 17w and the power lines 18u, 18v, 18w in FIG. 1, when the first upper MOS12Hu is arranged on the surface of the substrate B, the first If the lower side MOS12Lu is arranged on the back surface of the substrate B, the first lower side MOS12Lu can be arranged at almost the same position in the Y direction as the first upper side MOS12Hu. Therefore, in the present embodiment, the length of the U-phase drive circuit 3u in the Y direction is about one MOS-FET, so that the U-phase drive circuit 3u is suppressed from becoming large in the Y direction. Further, the V-phase drive circuit 3v and the W-phase drive circuit 3w are also suppressed from becoming larger in the Y direction. Therefore, the distance L1 is smaller than the distance L2.

電流I3,I4が流れることによって磁場M3,M4が発生する。磁場M3,M4は、電流I3,I4の向きに対応して、互いに反対向きとなるため、互いに打ち消しあう関係にある。ここでも、磁場M3,M4は互いに完全に打ち消しあうことはできないものの、電流I3が流れる経路と電流I4が流れる経路との間の距離L1が、距離L2よりも短くなる分、磁場M3,M4は、より打ち消しあう。このため、駆動回路3のインダクタンスをより小さくすることができるので、鎖交磁束もより小さくすることが可能となる。 Magnetic fields M3 and M4 are generated by the flow of currents I3 and I4. Since the magnetic fields M3 and M4 have opposite directions corresponding to the directions of the currents I3 and I4, they cancel each other out. Again, although the magnetic fields M3 and M4 cannot completely cancel each other out, the magnetic fields M3 and M4 have a shorter distance L1 between the path through which the current I3 flows and the path through which the current I4 flows than the distance L2. , More cancel each other out. Therefore, since the inductance of the drive circuit 3 can be made smaller, the interlinkage magnetic flux can also be made smaller.

ところで、本実施形態では、駆動回路3のY方向の長さは短くなることが期待できるものの、U相駆動回路3u、V相駆動回路3v、およびW相駆動回路3wの各構成要素を基板Bの両面に配置する分、駆動回路3のZ方向の長さは長くなってしまう。この場合であっても、MOS−FETの体格および基板Bの厚さの関係によっては、駆動回路3の配線ループ長は短くなるので、鎖交磁束がより小さくなる。また、MOS−FETの体格および基板Bの厚さの関係で、駆動回路3の配線ループが大きくなる場合であっても、鎖交磁束がより小さくなることが期待できる。なぜなら、ビアVu,Vv,Vwによって基板Bの表面と裏面が導通しているが、駆動回路3の配線のうちZ方向の成分は、鎖交磁束にあまり影響しないからである。ビアVu,Vv,Vwは物理的な長さがあるものの、Z方向に導通するものである以上、Z方向から見たときの駆動回路3の面積には寄与しないからである。 By the way, in the present embodiment, although the length of the drive circuit 3 in the Y direction can be expected to be shortened, the components of the U-phase drive circuit 3u, the V-phase drive circuit 3v, and the W-phase drive circuit 3w are mounted on the substrate B. The length of the drive circuit 3 in the Z direction becomes longer due to the arrangement on both sides of the drive circuit 3. Even in this case, the wiring loop length of the drive circuit 3 becomes shorter depending on the relationship between the body shape of the MOS-FET and the thickness of the substrate B, so that the interlinkage magnetic flux becomes smaller. Further, due to the relationship between the physique of the MOS-FET and the thickness of the substrate B, it can be expected that the interlinkage magnetic flux becomes smaller even when the wiring loop of the drive circuit 3 becomes large. This is because the front surface and the back surface of the substrate B are conductive by the vias Vu, Vv, and Vw, but the component in the Z direction of the wiring of the drive circuit 3 does not affect the interlinkage magnetic flux so much. This is because the vias Vu, Vv, and Vw have physical lengths, but as long as they are conductive in the Z direction, they do not contribute to the area of the drive circuit 3 when viewed from the Z direction.

以上のように、基板Bの両面に駆動回路3の各構成要素を分けて配置することにより、鎖交磁束を小さくすることが可能である。
(2)図4(a)に示すように、各MOS−FETには、そのソース電極seおよびドレイン電極deに対応した端子31,32が設けられている。ビアVu,Vv,Vwを設けた場合、第1〜第3下側MOS12Lu,12Lv,12Lwを、ビアVu,Vv,VwとX方向において重なるように配置することにより、ビアVu,Vv,Vwの近傍に配置することが可能である。
As described above, it is possible to reduce the interlinkage magnetic flux by separately arranging each component of the drive circuit 3 on both sides of the substrate B.
(2) As shown in FIG. 4A, each MOS-FET is provided with terminals 31 and 32 corresponding to its source electrode se and drain electrode de. When the vias Vu, Vv, Vw are provided, the vias Vu, Vv, Vw are arranged so that the first to third lower MOS12Lu, 12Lv, 12Lw overlap with the vias Vu, Vv, Vw in the X direction. It can be placed in the vicinity.

図5(a)に示すように、第3下側MOS12Lwは、その端子32がビアVwに接触するように固定している。これにより、X方向において、MOS−FET間(たとえば、駆動回路3をZ方向から見たときの第3下側MOS12Lwと第3モータリレー14wとの間)の隙間を小さくすることができる。したがって、Z方向から見たときの駆動回路3の面積を小さくでき、鎖交磁束も小さくなることが期待できる。 As shown in FIG. 5A, the third lower side MOS12Lw is fixed so that its terminal 32 is in contact with the via Vw. Thereby, in the X direction, the gap between the MOS and FET (for example, between the third lower side MOS 12Lw and the third motor relay 14w when the drive circuit 3 is viewed from the Z direction) can be reduced. Therefore, it can be expected that the area of the drive circuit 3 when viewed from the Z direction can be reduced and the interlinkage magnetic flux can also be reduced.

(3)第1〜第3上側MOS12Hu,12Hv,12Hwおよび第1〜第3下側MOS12Lu,12Lv,12Lwから基板Bに伝わる熱は、基板Bの表面および裏面に対しておよそ45度で拡散すると考えられる。第1〜第3上側MOS12Hu,12Hv,12Hwと第1〜第3下側MOS12Lu,12Lv,12Lwとのずれ幅を基板Bの厚さ以上に設定することにより、第1〜第3上側MOS12Hu,12Hv,12Hwから拡散した熱と第1〜第3下側MOS12Lu,12Lv,12Lwから拡散した熱が重複する部分をなくすことができる。 (3) When the heat transferred from the first to third upper MOS12Hu, 12Hv, 12Hw and the first to third lower MOS12Lu, 12Lv, 12Lw to the substrate B diffuses to the front surface and the back surface of the substrate B at about 45 degrees. Conceivable. By setting the deviation width between the first to third upper MOS12Hu, 12Hv, 12Hw and the first to third lower MOS12Lu, 12Lv, 12Lw to be equal to or larger than the thickness of the substrate B, the first to third upper MOS12Hu, 12Hv , The portion where the heat diffused from 12Hw and the heat diffused from the first to third lower MOS12Lu, 12Lv, 12Lw overlap can be eliminated.

また、第1〜第3上側MOS12Hu,12Hv,12Hwは、第1〜第3シャント抵抗21u,21v,21wに対して、基板Bの厚さ以上にずれた位置に配置されている。これにより、第1〜第3上側MOS12Hu,12Hv,12Hwから拡散した熱と第1〜第3シャント抵抗21u,21v,21wから拡散した熱とが重複する部分をなくすことができる。 Further, the first to third upper MOS12Hu, 12Hv, 12Hw are arranged at positions deviated from the first to third shunt resistors 21u, 21v, 21w by a thickness equal to or more than the thickness of the substrate B. As a result, it is possible to eliminate the overlapping portion between the heat diffused from the first to third upper MOS 12Hu, 12Hv, 12Hw and the heat diffused from the first to third shunt resistors 21u, 21v, 21w.

これらにより、駆動回路3の各構成要素からの発熱が特定箇所に集中することが抑制され、より的確に放熱を行うことができる。
(4)各MOS−FET(第1〜第3上側MOS12Hu,12Hv,12Hw、第1〜第3下側MOS12Lu,12Lv,12Lw、および第1〜第3モータリレー14u,14v,14w)のソース電極seおよびドレイン電極deの方向は、各配線の方向と一致している。これにより、駆動回路3の配線長をより短くすることが可能となるので、鎖交磁束をより小さくすることが可能である。たとえば、各配線の方向と各FETのソース電極seおよびドレイン電極deの方向とが直交していると、駆動回路3の配線長が長くなってしまうので、鎖交磁束が大きくなる。
As a result, heat generation from each component of the drive circuit 3 is suppressed from being concentrated in a specific place, and heat can be dissipated more accurately.
(4) Source electrodes of each MOS-FET (first to third upper MOS12Hu, 12Hv, 12Hw, first to third lower MOS12Lu, 12Lv, 12Lw, and first to third motor relays 14u, 14v, 14w). The directions of se and the drain electrode de coincide with the direction of each wiring. As a result, the wiring length of the drive circuit 3 can be made shorter, so that the interlinkage magnetic flux can be made smaller. For example, if the direction of each wiring is orthogonal to the direction of the source electrode se and the drain electrode de of each FET, the wiring length of the drive circuit 3 becomes long, so that the interlinkage magnetic flux becomes large.

(5)U相駆動回路3u、V相駆動回路3v、およびW相駆動回路3wを互いに並行に配置している。これにより、U相駆動回路3u、V相駆動回路3v、およびW相駆動回路3wのY方向における長さを短くできる分、駆動回路3の配線長を短くすることができ、鎖交磁束をより小さくできる。 (5) The U-phase drive circuit 3u, the V-phase drive circuit 3v, and the W-phase drive circuit 3w are arranged in parallel with each other. As a result, the wiring length of the drive circuit 3 can be shortened by the amount that the lengths of the U-phase drive circuit 3u, the V-phase drive circuit 3v, and the W-phase drive circuit 3w in the Y direction can be shortened, and the interlinkage magnetic flux can be further reduced. Can be made smaller.

(6)駆動回路3の鎖交磁束が小さくなることによって、スイッチング時のサージ電圧を小さくすることができるほか、リンギングの発生を減らすことができる。モータ2のトルクリップルが抑えられるので、追従性および安定性の良いモータ制御を行うことができ、より良好な操舵フィーリングを確保できる。 (6) By reducing the interlinkage magnetic flux of the drive circuit 3, the surge voltage at the time of switching can be reduced, and the occurrence of ringing can be reduced. Since the torque ripple of the motor 2 is suppressed, it is possible to perform motor control with good followability and stability, and it is possible to secure a better steering feeling.

<第2実施形態>
以下、半導体装置としての駆動回路を車両用の駆動装置に適用した第2実施形態について説明する。
<Second Embodiment>
Hereinafter, a second embodiment in which a drive circuit as a semiconductor device is applied to a drive device for a vehicle will be described.

図8(a),(b)に示すように、第1〜第3上側MOS12Hu,12Hv,12Hwは基板Bの表面に配置され、第1〜第3下側MOS12Lu,12Lv,12Lwは基板Bの裏面に配置されている。第1〜第3上側MOS12Hu,12Hv,12Hwは、基板Bを介して第1〜第3下側MOS12Lu,12Lv,12Lwと対向して設けられている。すなわち、駆動回路3をZ方向から見たとき、第1〜第3上側MOS12Hu,12Hv,12Hwは、第1〜第3下側MOS12Lu,12Lv,12Lwと同じ位置に設けられている。なお、駆動回路3をZ方向から見たとき、第1〜第3上側MOS12Hu,12Hv,12Hwを、第1〜第3下側MOS12Lu,12Lv,12Lwとわずかに重なるように設けてもよい。 As shown in FIGS. 8A and 8B, the first to third upper MOS12Hu, 12Hv, 12Hw are arranged on the surface of the substrate B, and the first to third lower MOS12Lu, 12Lv, 12Lw are of the substrate B. It is located on the back side. The first to third upper MOS12Hu, 12Hv, 12Hw are provided so as to face the first to third lower MOS12Lu, 12Lv, 12Lw via the substrate B. That is, when the drive circuit 3 is viewed from the Z direction, the first to third upper MOS12Hu, 12Hv, 12Hw are provided at the same positions as the first to third lower MOS12Lu, 12Lv, 12Lw. When the drive circuit 3 is viewed from the Z direction, the first to third upper MOS12Hu, 12Hv, 12Hw may be provided so as to slightly overlap with the first to third lower MOS12Lu, 12Lv, 12Lw.

第1〜第3上側MOS12Hu,12Hv,12Hwと第1〜第3下側MOS12Lu,12Lv,12LwとをX方向においてずらさない分、配線Wpu2,Wpv2,Wpw2,Wgu2,Wgv2,Wgw2のX方向の長さを短くできる。また、駆動回路3のX方向の長さを短くすることができ、Z方向から見たときの駆動回路3の各構成要素の実装面積は小さくなる。すなわち、Z方向から見たときの駆動回路3の面積を小さくできるので、鎖交磁束も小さくなる。 The length of the wiring Wpu2, Wpv2, Wpw2, Wgu2, Wgv2, Wgw2 in the X direction by the amount that the first to third upper MOS12Hu, 12Hv, 12Hw and the first to third lower MOS12Lu, 12Lv, 12Lw are not shifted in the X direction. Can be shortened. Further, the length of the drive circuit 3 in the X direction can be shortened, and the mounting area of each component of the drive circuit 3 when viewed from the Z direction becomes small. That is, since the area of the drive circuit 3 when viewed from the Z direction can be reduced, the interlinkage magnetic flux is also reduced.

なお、各実施形態は次のように変更してもよい。また、以下の他の実施形態は、技術的に矛盾しない範囲において、互いに組み合わせることができる。
・各実施形態では、駆動回路3において、U相駆動回路3u、V相駆動回路3v、W相駆動回路3wの順で配置したが、この順番は入れ替えてもよい。
In addition, each embodiment may be changed as follows. In addition, the following other embodiments can be combined with each other to the extent that they are technically consistent.
-In each embodiment, in the drive circuit 3, the U-phase drive circuit 3u, the V-phase drive circuit 3v, and the W-phase drive circuit 3w are arranged in this order, but the order may be changed.

・第1〜第3モータリレー14u,14v,14wは設けなくてもよい。
・各実施形態では、第1〜第3シャント抵抗21u,21v,21wを用いた3シャント方式を採用したが、これに限らない。たとえば、シャント抵抗を1つだけ設けた1シャント方式であってもよい。また、シャント抵抗を用いた電流検出手段に限らない。すなわち、第1〜第3シャント抵抗21u,21v,21wは設けなくてもよい。
-The first to third motor relays 14u, 14v, 14w may not be provided.
-In each embodiment, a three-shunt method using the first to third shunt resistors 21u, 21v, 21w is adopted, but the present invention is not limited to this. For example, a one-shunt system in which only one shunt resistor is provided may be used. Further, the present invention is not limited to the current detecting means using a shunt resistor. That is, the first to third shunt resistors 21u, 21v, 21w may not be provided.

・各実施形態では、スイッチング素子として、MOS−FETが用いられたが、これに限らない。たとえば、スイッチング素子として、IGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)を用いてもよい。 -In each embodiment, a MOS-FET is used as the switching element, but the present invention is not limited to this. For example, an IGBT (insulated gate bipolar transistor) may be used as the switching element.

・各実施形態では、駆動回路3は3相の駆動回路が採用されたが、2相以上の駆動回路であればよい。
・駆動回路3を2つ並べることにより、冗長化してもよい。
-In each embodiment, a three-phase drive circuit is adopted as the drive circuit 3, but any drive circuit having two or more phases may be used.
-It may be made redundant by arranging two drive circuits 3 side by side.

・図4(b)に示すように、第3下側MOS12Lw(各MOS−FET)は、その端子32が本体部30の裏面(基板B側の面)を覆うように設けてもよい。この場合、図5(b)に示すように、第3下側MOS12Lwは、端子32がビアVwを全体的に覆うように基板Bに配置される。これにより、さらにMOS−FET間(たとえば、駆動回路3をZ方向から見たときの第3下側MOS12Lwと第3モータリレー14wとの間)の距離を短くすることができるので、Z方向から見たときの駆動回路3の面積を小さくできる。 As shown in FIG. 4B, the third lower side MOS12Lw (each MOS-FET) may be provided so that the terminal 32 covers the back surface (the surface on the substrate B side) of the main body portion 30. In this case, as shown in FIG. 5B, the third lower side MOS12Lw is arranged on the substrate B so that the terminal 32 completely covers the via Vw. As a result, the distance between the MOS and FET (for example, between the third lower side MOS 12Lw and the third motor relay 14w when the drive circuit 3 is viewed from the Z direction) can be further shortened, so that the distance can be further shortened from the Z direction. The area of the drive circuit 3 when viewed can be reduced.

・基板BをZ方向から見たとき、第1〜第3下側MOS12Lu,12Lv,12Lwの端子が、ビアVu,Vv,Vwに重ならないように配置されてもよい。
・図4(c)に示すように、第3下側MOS12Lw(各MOS−FET)の本体部30の表面(基板Bと反対側の面)に放熱パットを設けてもよい。この場合、第3下側MOS12Lwで発生した熱は、基板B側だけでなく、放熱パットからも放熱される。
When the substrate B is viewed from the Z direction, the terminals of the first to third lower MOS12Lu, 12Lv, 12Lw may be arranged so as not to overlap the vias Vu, Vv, Vw.
As shown in FIG. 4C, a heat dissipation pad may be provided on the surface (the surface opposite to the substrate B) of the main body 30 of the third lower MOS12Lw (each MOS-FET). In this case, the heat generated in the third lower side MOS12Lw is dissipated not only from the substrate B side but also from the heat dissipation pad.

・各実施形態では、U相駆動回路3uにおいて、基板Bの表面に第1上側MOS12Huおよび第1モータリレー14uを設け、裏面に第1下側MOS12Luおよび第1シャント抵抗21uを設けた。この場合、W相駆動回路3wも、U相駆動回路3uと同様の配置をしていた。このとき、図7(a),(b)を参照すると、電流I3は基板Bの表面を通るのに対し、電流I4は基板Bの裏面を通る。 In each embodiment, in the U-phase drive circuit 3u, the first upper MOS12Hu and the first motor relay 14u are provided on the front surface of the substrate B, and the first lower MOS12Lu and the first shunt resistor 21u are provided on the back surface. In this case, the W-phase drive circuit 3w is also arranged in the same manner as the U-phase drive circuit 3u. At this time, referring to FIGS. 7A and 7B, the current I3 passes through the front surface of the substrate B, while the current I4 passes through the back surface of the substrate B.

U相駆動回路3uはその各構成要素を前述と同様に配置するのに対し、W相駆動回路3wにおいては、基板Bの表面に第3下側MOS12Lwおよび第3シャント抵抗21wを設け、裏面に第3上側MOS12Hwおよび第3モータリレー14wを設けるようにしてもよい。この場合、第1上側MOS12Huおよび第1モータリレー14uを介して電源端子Tpからモータ端子Tmへと流れる電流I3は基板Bの表面を通り、第3モータリレー14w、第3下側MOS12Lw、および第3シャント抵抗21wを介してモータ端子Tmからグランド端子Tgへと流れる電流I4も基板Bの表面を通る。これにより、U相駆動回路3uに対して最も離れて位置するW相駆動回路3wについては、電流I3,I4が基板Bの同一面を通るため、さらに基板Bの厚さ分だけ、配線ループを短くすることができ、鎖交磁束をより小さくすることができる。 While the U-phase drive circuit 3u arranges its components in the same manner as described above, in the W-phase drive circuit 3w, the third lower side MOS12Lw and the third shunt resistor 21w are provided on the front surface of the substrate B and on the back surface. The third upper side MOS 12Hw and the third motor relay 14w may be provided. In this case, the current I3 flowing from the power supply terminal Tp to the motor terminal Tm via the first upper MOS12Hu and the first motor relay 14u passes through the surface of the substrate B, the third motor relay 14w, the third lower MOS12Lw, and the third. The current I4 flowing from the motor terminal Tm to the ground terminal Tg via the 3 shunt resistor 21w also passes through the surface of the substrate B. As a result, for the W-phase drive circuit 3w located farthest from the U-phase drive circuit 3u, the currents I3 and I4 pass through the same surface of the substrate B, so that the wiring loop is further formed by the thickness of the substrate B. It can be shortened and the interlinkage magnetic flux can be made smaller.

・第1実施形態では、第1〜第3上側MOS12Hu,12Hv,12Hw、第1〜第3下側MOS12Lu,12Lv,12Lw、第1〜第3モータリレー14u,14v,14w、および第1〜第3シャント抵抗21u,21v,21wを、Z方向から見たとき、互いにずれた位置に配置されたが、これに限らない。熱が特に問題とならないのであれば、Z方向からみたとき、第1〜第3上側MOS12Hu,12Hv,12Hwと、第1〜第3下側MOS12Lu,12Lv,12Lwとをわずかに重なる位置に配置してもよい。また、たとえば図3(b)に示すように、第3下側MOS12Lwと第3シャント抵抗21wとがともに基板Bの裏面に配置すると、第3下側MOS12Lwから拡散する熱と第3シャント抵抗21wから拡散した熱とが重複しやすくなる。この場合であっても、熱が特に問題とならないのであれば、第3下側MOS12Lwと第3シャント抵抗21wとを近接した位置に配置してもよい。 -In the first embodiment, the first to third upper MOS12Hu, 12Hv, 12Hw, the first to third lower MOS12Lu, 12Lv, 12Lw, the first to third motor relays 14u, 14v, 14w, and the first to third motor relays 14u, 14v, 14w. The three shunt resistors 21u, 21v, 21w are arranged at positions offset from each other when viewed from the Z direction, but the present invention is not limited to this. If heat is not a particular problem, the first to third upper MOS12Hu, 12Hv, 12Hw and the first to third lower MOS12Lu, 12Lv, 12Lw are arranged at slightly overlapping positions when viewed from the Z direction. You may. Further, for example, as shown in FIG. 3B, when the third lower side MOS 12Lw and the third shunt resistor 21w are both arranged on the back surface of the substrate B, the heat diffused from the third lower side MOS 12Lw and the third shunt resistance 21w are arranged. It becomes easy to overlap with the heat diffused from. Even in this case, if heat is not a particular problem, the third lower side MOS 12Lw and the third shunt resistor 21w may be arranged at close positions.

・第1実施形態では、Z方向から見たとき、第1〜第3上側MOS12Hu,12Hv,12Hwと第1〜第3シャント抵抗21u,21v,21wとの間に、第1〜第3下側MOS12Lu,12Lv,12Lwが配置されたが、これに限らない。 -In the first embodiment, when viewed from the Z direction, the first to third upper sides are between the first to third upper MOS12Hu, 12Hv, 12Hw and the first to third shunt resistors 21u, 21v, 21w. MOS12Lu, 12Lv, 12Lw are arranged, but the present invention is not limited to this.

図9(a),(b)に示すように、熱が特に問題とならないのであれば、第1〜第3上側MOS12Hu,12Hv,12Hwと第1〜第3下側MOS12Lu,12Lv,12Lwとの位置を、配置される基板Bの面はそのままで、X方向に入れ替えてもよい。この場合、第1〜第3下側MOS12Lu,12Lv,12Lwが第1〜第3シャント抵抗21u,21v,21wと隣接する。 As shown in FIGS. 9A and 9B, if heat is not a particular problem, the first to third upper MOS12Hu, 12Hv, 12Hw and the first to third lower MOS12Lu, 12Lv, 12Lw are used. The position may be changed in the X direction while keeping the surface of the substrate B on which the substrate B is arranged. In this case, the first to third lower MOS12Lu, 12Lv, 12Lw are adjacent to the first to third shunt resistors 21u, 21v, 21w.

・各実施形態では、U相駆動回路3u、V相駆動回路3v、およびW相駆動回路3wのいずれについても、各構成要素を基板Bの両面に配置したが、駆動回路3のうちいずれか1相のみ各構成要素を基板Bの両面に配置するようにしてもよい。 In each embodiment, the components of each of the U-phase drive circuit 3u, the V-phase drive circuit 3v, and the W-phase drive circuit 3w are arranged on both sides of the substrate B, but any one of the drive circuits 3 is used. Only the phase may be arranged on both sides of the substrate B.

・基板Bには、樹脂などの絶縁性のある材料であれば、どのようなものが採用されてもよい。
・ビアVu,Vv,Vwは、孔の内面をめっき加工したスルーホールであってもよいし、孔に導電体のペーストを充填したものであってもよい。すなわち、基板Bの両面の導電性を確保できる経路であればどのようなものであってもよい。
-Any material may be used for the substrate B as long as it is an insulating material such as a resin.
The vias Vu, Vv, and Vw may be through holes in which the inner surface of the holes is plated, or the holes may be filled with a conductor paste. That is, any path may be used as long as it can secure the conductivity on both sides of the substrate B.

・各実施形態の駆動回路3は、3相のブラシレスモータに対応した3相の駆動回路であったが、これに限らない。たとえば、上側スイッチング素子および下側スイッチング素子からなるハーフブリッジを複数相有していればよい。また、駆動回路3が電力を供給する対象は、モータ2に限らず、どのような対象であってもよい。 -The drive circuit 3 of each embodiment is a three-phase drive circuit corresponding to a three-phase brushless motor, but the present invention is not limited to this. For example, it suffices to have a plurality of phases of a half bridge including an upper switching element and a lower switching element. Further, the target to which the drive circuit 3 supplies electric power is not limited to the motor 2, and may be any target.

1…駆動装置、2…モータ(給電対象)、2u,2v,2w…モータコイル、3…駆動回路(半導体装置)、3u…U相駆動回路、3v…V相駆動回路、3w…W相駆動回路、4…マイコン、11…バッテリ、12Hu,12Hv,12Hw…第1〜第3上側MOS、12Lu,12Lv,12Lw…第1〜第3下側MOS、13u,13v,13w…第1〜第3スイッチングアーム、14u,14v,14w…第1〜第3モータリレー、15u,15v,15w…ドレイン配線、16u,16v,16w…ソース配線、17u,17v,17w…中間配線、18u,18v,18w…動力線、19u,19v,19w,20u,20v,20w…ゲート配線、21u,21v,21w…第1〜第3シャント抵抗、30…本体部、31,32…端子、B…基板、de…ドレイン電極、ge…ゲート電極、se…ソース電極、I1〜I4…電流、M1〜M4…磁場、Vu,Vv,Vw…ビア(経路、基板を貫通する部分)、Wmu,Wmv,Wmw,Wpu1〜2,Wpv1〜2,Wpw1〜2,Wgu1〜3,Wgv1〜3,Wgw1〜3…配線。 1 ... Drive device, 2 ... Motor (power supply target), 2u, 2v, 2w ... Motor coil, 3 ... Drive circuit (semiconductor device), 3u ... U-phase drive circuit, 3v ... V-phase drive circuit, 3w ... W-phase drive Circuit, 4 ... Microcomputer, 11 ... Battery, 12Hu, 12Hv, 12Hw ... 1st to 3rd upper MOS, 12Lu, 12Lv, 12Lw ... 1st to 3rd lower MOS, 13u, 13v, 13w ... 1st to 3rd Switching arm, 14u, 14v, 14w ... 1st to 3rd motor relays, 15u, 15v, 15w ... Drain wiring, 16u, 16v, 16w ... Source wiring, 17u, 17v, 17w ... Intermediate wiring, 18u, 18v, 18w ... Power line, 19u, 19v, 19w, 20u, 20v, 20w ... Gate wiring, 21u, 21v, 21w ... 1st to 3rd shunt resistance, 30 ... Main body, 31, 32 ... Terminal, B ... Board, de ... Drain Electrodes, ge ... gate electrodes, se ... source electrodes, I1 to I4 ... currents, M1 to M4 ... magnetic fields, Vu, Vv, Vw ... vias (paths, parts penetrating the substrate), Wmu, Wmv, Wmw, Wpu1 to 2 , Wpv1-2, Wpw1-2, Wgu1-3, Wgv1-3, Wgw1-3 ... Wiring.

Claims (6)

基板と、前記基板に配置され、電源に接続される上側スイッチング素子および接地される下側スイッチング素子が直列に接続された複数のハーフブリッジと、を有し、前記複数のハーフブリッジは並列に配置される半導体装置において、
前記基板の第1面には少なくとも1つの前記上側スイッチング素子が配置され、前記基板における前記第1面と反対側の第2面には前記下側スイッチング素子が配置され、
前記基板には、同一の前記ハーフブリッジに属する前記上側スイッチング素子と前記下側スイッチング素子とを電気的に接続する経路が設けられており、前記経路は前記基板を貫通する部分を有し
前記基板を、前記第1面と前記第2面との対向する方向から見たとき、
同一の前記ハーフブリッジに属する前記上側スイッチング素子と前記下側スイッチング素子とは、互いに所定のずれ量だけずれた位置に配置されている半導体装置。
It has a board and a plurality of half bridges in which an upper switching element arranged on the board and connected to a power supply and a lower switching element grounded are connected in series, and the plurality of half bridges are arranged in parallel. In semiconductor devices
At least one upper switching element is arranged on the first surface of the substrate, and the lower switching element is arranged on the second surface of the substrate opposite to the first surface.
The substrate is provided with a path for electrically connecting the upper switching element and the lower switching element belonging to the same half bridge, and the path has a portion penetrating the substrate .
When the substrate is viewed from the direction in which the first surface and the second surface face each other,
A semiconductor device in which the upper switching element and the lower switching element belonging to the same half bridge are arranged at positions shifted by a predetermined amount of deviation from each other .
請求項1に記載の半導体装置において、
同一の前記ハーフブリッジに属する前記上側スイッチング素子と前記下側スイッチング素子とは、前記複数相のハーフブリッジが並ぶ方向と直交する方向において並んで配置されている半導体装置。
In the semiconductor device according to claim 1,
The upper switching element and the lower switching element belonging to the same half bridge are semiconductor devices arranged side by side in a direction orthogonal to the direction in which the plurality of phase half bridges are arranged.
請求項1または2に記載の半導体装置において、
前記上側スイッチング素子および前記下側スイッチング素子は、そのソース電極およびドレイン電極の並ぶ方向が、前記ハーフブリッジにおける前記上側スイッチング素子と前記下側スイッチング素子との間の配線の延びる方向と一致している半導体装置。
In the semiconductor device according to claim 1 or 2.
The direction in which the source electrode and the drain electrode of the upper switching element and the lower switching element are arranged coincides with the extending direction of the wiring between the upper switching element and the lower switching element in the half bridge. Semiconductor device.
請求項1〜のいずれか一項に記載の半導体装置において、
前記基板には、各相を流れる電流を検出するためのシャント抵抗が配置され、
前記基板を、前記第1面と前記第2面との対向する方向から見たとき、
前記シャント抵抗は、同一の前記ハーフブリッジに属する前記上側スイッチング素子および前記下側スイッチング素子の少なくとも一方に対して、前記複数のハーフブリッジが並ぶ方向と直交する方向において、所定のずれ量だけずれた位置に配置されている半導体装置。
In the semiconductor device according to any one of claims 1 to 3.
A shunt resistor for detecting the current flowing through each phase is arranged on the substrate.
When the substrate is viewed from the direction in which the first surface and the second surface face each other,
The shunt resistor is displaced by a predetermined deviation amount with respect to at least one of the upper switching element and the lower switching element belonging to the same half bridge in a direction orthogonal to the direction in which the plurality of half bridges are lined up. A semiconductor device located at a position.
請求項1〜のいずれか一項に記載の半導体装置において、
前記ハーフブリッジを介して給電対象である3相のモータに電力を供給するものであって、
電源から前記上側スイッチング素子を介して前記給電対象へと流れる電流の向きは、前記給電対象から前記下側スイッチング素子を介してグランドへ流れる電流の向きと、反対あるいは直交する方向からずれた向きである半導体装置。
In the semiconductor device according to any one of claims 1 to 4.
Power is supplied to the three-phase motor to be fed via the half bridge.
The direction of the current flowing from the power supply to the power supply target via the upper switching element is the direction deviated from the direction opposite to or orthogonal to the direction of the current flowing from the power supply target to the ground via the lower switching element. A semiconductor device.
請求項1〜のいずれか一項に記載の半導体装置において、
各スイッチング素子には、前記複数のハーフブリッジが並ぶ方向と直交する方向において2つの面を有しており、前記2つの面には、それぞれソース電極に対応した端子およびドレイン電極に対応した端子が延びており、これらの前記端子は、前記基板を前記第1面と前記第2面とが対向する方向から見たとき、前記経路と重なる位置で前記経路と電気的に接続される半導体装置。
In the semiconductor device according to any one of claims 1 to 5.
Each switching element has two surfaces in a direction orthogonal to the direction in which the plurality of half bridges are lined up, and each of the two surfaces has a terminal corresponding to a source electrode and a terminal corresponding to a drain electrode, respectively. These terminals are semiconductor devices that are elongated and are electrically connected to the path at a position overlapping the path when the substrate is viewed from the direction in which the first surface and the second surface face each other.
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